2. tüüpi diabeet: kohvi kasutamine glükoosikontrolliks
Ühel päeval võivad II tüüpi diabeediga inimesed tänu sünteetilisele bioloogiale reguleerida oma veresuhkrut tee või kohvi joomisega.
Šveitsi ETH Zürichi teadlased on välja töötanud ja katsetanud sünteetilist geeniskeemi, mis reageerib joogi kofeiini kontsentratsioonidele.
Selle saavutab see, vabastades glükoosi kontrollühendi, mida kasutatakse 2. tüüpi diabeedi raviks.
Teadlased sisestasid ahela rakkudesse ja implanteerisid need diabeetikutele hiirtele.
Nad näitasid, et kohvi tarbimine viis vere glükoosisisalduse koos erinevate kofeiiniannustega.
Kui kofeiin oli jõudnud hiirte vereringesse, aktiveeris see sünteetilise geeniringe, põhjustades glükoositaseme alandamiseks ühendi vabastamist.
Teadlased teatavad oma avastustest hiljuti ajakirjas avaldatud uurimistöös Looduskommunikatsioon.
Diabeedi koormus kasvab kogu maailmas
Diabeet on kasvav rahvatervise probleem, mis mõjutab sadu miljoneid inimesi kogu maailmas.
Epideemia on tingitud peamiselt II tüübi diabeedi kasvust - haigusest, mis tekib siis, kui rakud kaotavad võime kasutada insuliini glükoosi ehk veresuhkru energiaks muundamiseks.
Ameerika Ühendriikides on diagnoositud ligikaudu 23,1 miljonit diabeedijuhtu - valdav osa neist on 2. tüüpi. Selle koormuse hinnangulised aastased kulud ületavad 245 miljardit dollarit.
Kuigi ravi on viimastel aastatel märkimisväärselt arenenud ja võib oluliselt vähendada tüsistuste riski, on diabeet USAs endiselt seitsmes peamine surmapõhjus
Seda koormust saaks vähendada, kui rohkem inimesi saavutaks arstide soovitatud ravieesmärgid. Eksperdid väidavad, et probleemi lahendamiseks vajame paremaid „hoolduse mudeleid“.
Praegu peavad patsiendid pärast igat söögikorda jälgima vere glükoosisisaldust ja ettenähtud raviga reageerima viivitamatult kõikidele tõusudele.
Sünteetiline bioloogia ja geeniskeemid
Teadlased kirjeldavad sünteetilist bioloogiat kui „inseneri ja bioloogia sulandumist”, mis on viimastel aastatel võimaldanud teadlastel välja mõelda biomeditsiiniliseks kasutamiseks mõeldud geeniringe.
Sünteetiliste geenide ahelad programmeerivad rakud ümber, et nende olemasolevat masinat teatud viisil kasutada.
Selle üks näide on "molekulaarsete lülitite" väljatöötamine, mis suudavad immuunrakke tihedalt kontrollida, et muuta vähiravi ohutumaks ja täpsemaks.
Sünteetiliste geenilülituste kujundamisel seisavad teadlased silmitsi paljude väljakutsetega. Nende seas on õige päästiku valimine, et vooluringi ei aktiveerita ekslikult, ja tagamine, et reageerimine piirduks nõutava ja ei tekitaks kõrvaltoimeid.
Kofeiini käivitatud peptiidi tootmine
Selles artiklis kirjeldavad teadlased, kuidas nad lõid "täielikult sünteetilisi retseptoreid, mis tajuvad kofeiini" tasemel, mis on võrdne tavalises tassikohvis sisalduvaga.
Retseptorid on valgud, mis istuvad rakkude pinnal ja reageerivad ainult siis, kui nad kohtuvad kindla molekuliga, nagu unikaalne võti, mis on lukku sisestatud. See seondumisakt käivitab rakus konkreetse reaktsiooni.
Siin on päästik kofeiin ja reaktsioon on inimese sünteetilise glükagoonilaadse peptiidi 1 tootmine, mis on ühend, mida kasutatakse 2. tüüpi diabeedi ravis vere glükoosisisalduse vähendamiseks.
Uuringu autorid nimetavad geneetilist ringi "kofeiiniga stimuleeritud arenenud regulaatoriks (C-STAR)". Nad testisid C-STAR-i, sisestades selle disainerrakkudesse.
Teadlased testisid laboris C-STAR-rakkude vastust kofeiini erinevatele allikatele ja annustele, sealhulgas kaubanduslike jookide kaubamärkidele. Samuti implanteerisid nad rakud hiirtele, kes olid aretatud II tüübi diabeedi tekkeks.
Parem glükoosikontroll
Nii rakutestides kui ka C-STAR-rakkudesse implanteeritud hiirtel vallandas kofeiini olemasolu pöörduva ja annusest sõltuva muutuse geeniekspressioonis.
Alguses testis meeskond just päästiku mõju, sidudes selle “reportergeeniga”, mis kodeeris valku, mida nad said testida.
Seejärel asendas uurimisrühm reportergeeni geeniga, mis kodeerib "insenervalku, millel on kliiniliselt litsents" 2. tüüpi diabeedi raviks, mis on inimese sünteetiline glükagoonilaadne peptiid 1.
Kui see oli käivitatud, põhjustas ring rakkudel glükagoonilaadse peptiidi 1. Ravitud hiirtel oli glükoosikontroll "töötlemata kontrollidega võrreldes" oluliselt paranenud.
"Elustiiliga integreeritud teraapia"
Meeskond soovitab, et kofeiini kui päästiku kasutamise üks eelis on see, et see on "mittetoksiline, odav ja sisaldub ainult konkreetsetes jookides".
Uus uuring näitab, et sünteetilistel geeniringetel põhinevaid raviviise on võimalik "peenhäälestada", et reageerida igapäevastele jookidele "nagu näiteks tee ja kohv ilma täiendavate kemikaalide lisamiseta", märgivad autorid.
Veelgi enam, "integreerides ravi elustiiliga", pakuvad teadlased, et lähenemine võiks olla viis, kuidas panna patsiendid ravirežiime kergemini järgima, nagu nad järeldavad:
"Rutiinsete kultuuriharjumuste ärakasutamiseks peaksid sellistel süsteemidel põhinevad ravimeetodid sujuvalt integreeruma inimeste elustiili ja võiksid seetõttu olla põhisammas, millele saab tugineda uus isikupärastatud meditsiini põlvkond."
